(57)【要約】【課題】帯電ローラを感光体表面で安定して回転させること。【解決手段】回転用駆動軸を有し感光体表面に接触するように配置された帯電ローラと、トルクリミッタとを備え、回転用駆動軸がトルクリミッタを介して感光体の駆動源に接続された接触帯電装置。【選択図】図３
2006047862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転用駆動軸を有し感光体表面に接触するように配置された帯電ローラと、トルクリミッタとを備え、回転用駆動軸がトルクリミッタを介して感光体の駆動源に接続された接触帯電装置。
【請求項２】
感光体が、３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の表面エネルギーを有する請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項３】
駆動源がモータである請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項４】
駆動源によって回転駆動される第１ギアと、第１ギアに噛み合うように回転用駆動軸に同軸に結合された第２ギアとをさらに備え、帯電ローラが感光体を押圧できるように第１および第２ギアが互いに噛み合いながら回転駆動軸が第１ギアの軸を中心とする円周上を移動可能に支持された請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項５】
帯電ローラを感光体に弾性的に接触させる弾性押圧部材をさらに備える請求項４記載の接触帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接触帯電装置に関し、とくに画像形成装置の電子写真感光体を帯電させるローラ式の帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、導電基体上に感光層を設けた電子写真感光体ドラムにおいて、感光層に表面エネルギーが３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の電荷注入層を設けたものを使用し、感光体表面におけるトナーの動きを容易にし、非画像部におけるトナーのかぶりを少なくするようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−６９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような感光体ドラムにロール型の接触帯電装置を用いる場合には、帯電装置は、感光体ドラムに接触しながら、感光体ドラムの回転力を接触面から受けて回転するように設置されるが、感光体ドラムの表面エネルギーが小さいと帯電装置に対する摩擦係数が小さくなる。従って、帯電装置が感光体ドラム上でスリップを生じ、満足な帯電が行われないばかりでなく、感光体ドラム表面を損傷させるという問題点があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、帯電装置に回転トルクを駆動源から与える機構を備えることにより、感光体ドラム上でスリップすることのない接触帯電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、回転用駆動軸を有し感光体表面に接触するように配置された帯電ローラと、トルクリミッタとを備え、回転用駆動軸がトルクリミッタを介して感光体の駆動源に接続された接触帯電装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
帯電ローラの回転用駆動軸がトルクリミッタを介して感光体ドラムの回転駆動源に接続され、帯電ローラはトルクリミッタを介した回転用駆動軸からの回転トルクと、感光体ドラム表面からの回転トルクとの両方を受けて回転し、両方の回転トルクがトルクリミッタによって平衡するので、感光体ドラム表面の帯電ローラに対する摩擦力が小さくても、帯電ローラは感光体ドラム上を安定してスリップすることなく回転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明において、帯電ローラには、中心の芯金（シャフト）と、その外周に形成された導電層と、さらにその外周に形成された抵抗層で形成される一般的な構造のものを用いることができる。
また、感光体には、ドラムや帯状のものが使用できるが、例えば、アルミニウムの導電層と、その外面に形成した感光層を備えたものが好適に使用される。
【０００７】
トルクリミッタには、駆動軸のトルクを従動軸に伝達するように両者を同軸に接続し、従動軸に所定値以上のトルク負荷が印加されると駆動軸のトルクを従動軸に伝達しないように作用する、つまり、駆動軸から従動軸への伝達トルクの上限を制限するように作用するものであり、これには、一般的に公知のもの、例えばスプリングクラッチを使用できる。
この発明によれば、感光体の表面エネルギーが例えば、３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であっても、その感光体表面を安定して帯電させることができ、感光体表面に損傷を与えることがない。
【０００８】
駆動源にはモータを用いることができる。
駆動源によって回転駆動される第１ギアと、第１ギアに噛み合うように回転用駆動軸に同軸に結合された第２ギアとをさらに備え、帯電ローラが感光体を押圧できるように第１および第２ギアが互いに噛み合いながら回転駆動軸が第１ギアの軸を中心とする円周上を移動可能に支持するようにしてもよい。
帯電ローラはその自重により感光体に接触して押圧してもよいし、帯電ローラを感光体に弾性的に接触させる弾性押圧部材をさらに備えてもよい。
【実施例】
【０００９】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによって、この発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、この発明に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
画像形成装置Ａは、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成するものである。そして、図に示すように、画像形成装置Ａは、露光ユニット１、現像器２ａ〜２ｄ、感光体ドラム３ａ〜３ｄ、ローラ型帯電器（帯電ローラ）５ａ〜５ｄ、クリーナユニット４ａ〜４ｄ、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０，排紙トレイ１５および手差しトレイ２０を備えている。
【００１１】
なお、画像形成装置Ａにおいて扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、（現像器２ａ、感光体ドラム３ａ、帯電器５ａ、クリーナユニット４ａ、中間転写ローラ６ａ）、（現像器２ｂ、感光体ドラム３ｂ、帯電器５ｂ、クリーナユニット４ａ、中間転写ローラ６ｂ）、（現像器２ｃ、感光体ドラム３ｃ、帯電器５ｃ、クリーナユニット４ａ、中間転写ローラ６ｃ）、（現像器２ｄ、感光体ドラム３ｄ、帯電器５ｄ、クリーナユニット４ａ、中間転写ローラ６ｄ）は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４つの画像ステーションを構成している。
なお、感光体ドラム３ａ〜３ｄは、画像形成装置の上部に配置され、帯電器５ａ〜５ｄは感光体ドラム３ａ〜３ｄへ電流又は電圧を供給して、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるための、帯電手段であり、ここでは接触ローラ型のものが用いられる。
【００１２】
露光ユニット１には、レーザ照射部１ａ、コリメータレンズ１ｂおよび反射ミラー１ｃ〜１ｉを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる。
そして帯電された感光体ドラム３ａ〜３ｄを入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。
現像器２ａ〜２ｄはそれぞれ感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された静電潜像をＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像・画像転写後における感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。
【００１３】
感光体ドラム３ａ〜３ｄの上方に配置されている中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３ａ〜７３ｃ、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ローラ６ａ〜６ｄ、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３ａ〜７３ｃ、中間転写ローラ６ａ〜６ｄ、中間転写ベルト従動ローラ７２等は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させる。また、中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、回転可能に支持されており、感光体ドラム３ａ〜３ｄのトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与える。
【００１４】
中間転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この中間転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のポリカーボネイトのフィルムを用いて無端状（エンドレス）に形成されている。
感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６ａ〜６ｄによって行われる。中間転写ローラ６ａ〜６ｄには、トナーを転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルトに対して均一に高電圧を印加することができる。
【００１５】
上述のように各感光体３ａ〜３ｄ上で各色に応じた顕像化された静電像は中間転写ベルト７で積層され、画像情報となる。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト７の回転によって、シート（後述）と中間転写ベルト７の接触位置に配置される転写ローラ１１によってシート上に転写される。
この時、中間転写ベルト７と転写ローラ１１は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１１にはトナーをシートに転写させるための電圧が印加（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。
【００１６】
さらに、転写ローラ１１は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１のいずれか一方を硬質材料（金属等）のローラとし、他方には軟質材料のローラ（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。
また、上記のように、感光体ドラム３ａ〜３ｄとの接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、若しくは、転写ローラ１１によってシート上に転写が行われず中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２で支持されている。
【００１７】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、露光ユニット１の下側に設けられている。
また、画像形成装置Ａの上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。
また、画像形成装置Ａには、給紙トレイ１０のシートを転写部１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５を送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。
さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６ａ、レジストローラ１４、転写部１１、定着部１２、シートを搬送する搬送ローラ２５ａ〜２５ｈ等が配されている。
【００１８】
搬送ローラ２５ａ〜２５ｈは、シートの搬送を促進・補助するための、小形ローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写部１１に搬送する機能を有している。
【００１９】
定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２、等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。
また、ヒートローラ３１は、所定の定着温度となるように管理されており、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに熱定着させる機能を有している。
なお、多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ２５ｂ、２５ｃによって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。
【００２０】
次に、シート搬送経路を詳細に説明する。画像形成装置Ａには予めシートを収納する給紙カセット１０が配置されると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット１０を使用しなくても良い手差しトレイ２０が配置されている。
手差しトレイ２０にはピックアップローラ１６ｂが配置され、１枚ずつを搬送路に導くようになっている。
給紙カセット１０から搬送されるシートは搬送路中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト７上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１１に搬送され、シートの上に画像情報が書き込まれる。その後、シート定着部１２を通過することによってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される（片面印字要求の時）。
【００２１】
他方、手差し給紙トレイ２０に積載されるシートはピックアップローラ１６ｂによって給紙され、搬送ローラ２５ｄ〜２５ｆを経てレジストローラ１４に到達し、それ以降は給紙カセット１０から給紙されるシート同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される（片面印字要求の時）。
この時、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部が終了し定着部１２を通過したシートの後端が排紙ローラ２５ｃでチャックされ、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ、２５ｈに導かれた後、レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１５に排出される。
【００２２】
図２は図１に示す画像形成装置Ａの感光体ドラム３ａと、それを帯電させるローラ型帯電器（帯電ローラ）５ａを示す側面図であり、図３はその正面図、図４は上面図である。
これらの図に示すように、感光体ドラム３ａは貫通中心軸１０１を有し、中心軸１０１の両端はフレーム１０２に軸受け（図示しない）を介して回転可能に支持され、中心軸１０１の一端にはギア１０３が固定されている。ローラ型帯電器５ａは、感光体ドラム３ａに平行に、かつ、感光体ドラム３ａの表面に接触するように設けられ、回転用駆動軸１０４を有し、軸１０４の一端はトルクリミッタ１０５に接続され他端はブラケット１０６に軸受け（図示しない）を介して回転可能に支持されている。トルクリミッタ１０５はギア軸１０７に接続され、ギア軸１０７はギア１０８を貫通してブラケット１０６に軸受け（図示しない）を介して回転可能に支持される。なお、ギア１０８はギア軸１０７に固定されている。ブラケット１０６の両端は、フレーム１０２から中心軸１０１に平行に突出する２本の軸１１０ａ，１１０ｂに回動可能に支持されている。
また、軸１１０ａにはギア１０９が回転可能に支持される。さらに、軸１１２がフレーム１０２から中心軸１０１に平行に突出し、ギア１１１が軸１１２に回転可能に支持される。
【００２３】
ギア１０３とギア１１１、ギア１１１とギア１０９、ギア１０９とギア１０８は、互いに噛み合っており、ギア１０３が時計方向に回転すると、ギア１０９が時計方向に、ギア１１１と１０８が反時計方向にそれぞれ回転するようになっている。また、ギア１０３はギア１１３と噛み合っており、ギア１１３は図示しない回転駆動源（モータ）からトルクが伝達される駆動軸１１４に結合されている。
【００２４】
つまり、駆動源によって回転駆動されるギア１０９と、ギア１０９に噛み合うようにギア軸１０７に同軸に結合されたギア１０８とが設けられ、ローラ型帯電器５ａが感光体ドラム３ａを押圧できるようにギア１０８，１０９が互いに噛み合いながらギア軸１０７がギア１０９の軸１１０ａを中心とする円周上を移動可能に支持されている。そして、フレーム１０２とブラケット１０６との間に３つのコイルスプリング１１５，１１６，１１７が設けられ、それらの弾性によりローラ型帯電器５ａを感光体ドラム３ａ上に押圧している。
【００２５】
このような構成において、駆動源から回転トルクが軸１１４に与えられ、ギア１１３が図２に示すように反時計方向に回転すると、感光体ドラム３ａおよびギア１０３が時計方向に回転し、その回転トルクがギア１１１，１０９，１０８へ順次伝達され、ローラ型帯電器５ａが感光体ドラム３ａに接触しながら反時計方向に回転する。そこで、ローラ型帯電器５ａには、ギア１０９，１０８からのギア伝達トルクと、感光体ドラム３ａからの摩擦力によるドラム伝達トルクの両方のトルクが与えられる。
従って、感光体ドラム３ａとローラ型帯電器５ａ間の摩擦力が低下して、ドラム伝達トルクが小さくなり、ローラ型帯電器５ａが感光体ドラム３ａの表面でスリップしそうになると、ギア伝達トルクによってトルクが補われローラ型帯電器５ａは安定して回転する。
【００２６】
また、ギア伝達トルクがドラム伝達トルクより大きくなってローラ型帯電器５ａの周速が感光体ドラム３ａの周速より早くなり表面でスリップしそうになると、トルクリミッタ１０５の作用によりギア伝達トルクが抑制され、ローラ型帯電器５ａは周速が感光体ドラム３ａの周速に一致し、安定して回転する。
【００２７】
なお、図１に示す画像形成装置Ａの感光体ドラム３ｂ，３ｃ，３ｄおよびローラ型帯電器５ｂ，５ｃ，５ｄについても、感光体ドラム３ａおよびローラ型帯電器５ａと同等の構造を有する。ここで、ドラム３ａ〜３ｄおよびローラ型帯電器５ａ〜５ｄは、１つの駆動源（モータ）により駆動される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】この発明に係る感光体ドラムとローラ型帯電装置の側面図である。
【図３】この発明に係る感光体ドラムとローラ型帯電装置の正面図である。
【図４】この発明に係る感光体ドラムとローラ型帯電装置の上面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１    貫通中心軸
１０２    フレーム
１０３    ギア
１０４    回転用駆動軸
１０５    トルクリミッタ
１０６    ブラケット
１０７    ギア軸
１０８    ギア
１０９    ギア
１１０ａ  軸
１１０ｂ  軸
１１１    ギア
１１２    軸
１１３    ギア
１１４    駆動軸
１１５    コイルスプリング
１１６    コイルスプリング
１１７    コイルスプリング
【図１】
2006047862.tif 000003
【図２】
2006047862.tif 000004
【図３】
2006047862.tif 000005
【図４】
2006047862.tif 000006